实验十三 分光计的调节与棱镜角的测量.ppt
实验十三 分光计的调节与棱镜角的测量,【实验目的】1了解分光计的结构，掌握调节和使用 分光计的方法。2掌握测定棱镜角的两种方法。,【仪器及用具】分光计，低压汞灯，三棱镜等。,分光计的结构,分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物台和刻度盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，如图所示。,分光计的调整,调节要求分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此要求：（1）分光计的光学系统（准直管和望远镜）要适应平行光。（2）从读数度盘上读出的角度要符合观察现象中的实际角度。,待测光路平面 由准直管的光轴和经过待测光学元件（棱镜、光栅等）作用后，反射、折射和衍射的光线所共同确定的。调节载物台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需的方位。按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度有些误差，即引入系统误差。,用分光计进行观察时，其观察系统基本上由下述三个平面构成，如图413所示。读值平面 这是读取数据的平面，由主刻度盘和游标内盘绕中心转轴旋转时形成的。对每一具体的分光计，读值平面都是固定的，且和中心主轴垂直。观察平面 由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时形成的。只有当望远镜光轴与转轴垂直时，观察面才是一个平面，否则，将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。,粗调,旋转接目镜手轮（即调节目镜与叉丝之间的距离），看 清测量十字叉丝。将载物台平面和望远镜光轴尽量调成水平（目测）。用望远镜观察尽量远处的物体，前后调节调焦旋钮（即 调节物镜与叉丝之间的距离），使远处物体的像和目镜 中的十字叉丝同时清楚。在分光计调节中，粗调很重要，如果粗调不认真，可能 给细调造成困难。,细调,将分光计附件三棱镜如图所示放在载物台上（注意放置方位，主要由一个螺钉控制一个反射面的倾斜）。应用自准直原理调节望远镜适应平行光。点亮“小十字叉丝”照明小灯，将望远镜垂直对准三棱镜的一个反射面，如果从望远镜中看不到绿色“小十字叉丝”的反射像，就要慢慢左右转动载物台去找（粗调认真，均不难找到反射像），如果仍然找不到反射像时，就要稍许调节一下控制该反射面的螺钉，再慢慢左右转动载物台去找。看到“小十字叉丝”反射像后，再调节调焦旋钮前后微调目镜镜筒，使小十字叉丝反射像清晰且和测量用十字叉丝间无视差。这样，望远镜就已适合平行光，以后不许再改变望远镜的调焦状态。,注意：时常发现从棱镜面（或平面镜）的第一面见到了绿色小十字像，而在另一面则找不到，这可能是粗调不细致，经第一面调节后，望远镜光轴和载物台平面均显著不水平，这时要重作粗调。如果望远镜光轴及载物台平面无明显倾斜，这时往往是小十字像在调节叉丝上方视场之外，可适当调望远镜倾斜（使目镜一侧升高些）去找。反复进行以上的调整，直至不论转到哪一反射面，小十字叉丝像均能和调整叉丝重合，则望远镜光轴与中心转轴已垂直。此调节法称为逐次逼近法或各半调节法。,用逐次逼近法调节望远镜光轴与中心转轴垂直（即将观察面调成平面，观察平面与读数平面平行）。由棱镜面反射的小十字叉丝像和调整叉丝如果不重合，调节望远镜倾斜和 调节载物台螺钉各调节一半使二者重合，转载物台，使另一棱镜面对准望远镜，左右慢慢转动载物台，看到反射的小十字叉丝反射的像，如果它与调整叉丝不重合，再同上由望远镜和螺钉各调节一半使其重合。,准直管的水平调节,调节准直管使其产生平行光，并使其光轴与望远镜的光轴重合。关闭望远镜叉丝照明灯，用光源照亮准直管狭缝。转动望远镜，对准准直管。将狭缝宽度适当调窄，前后移动狭缝，使从望远镜看到清晰的狭缝像，并且狭缝像和测量叉丝之间无视差。这时狭缝已位于准直管准直物镜的焦面上，即从准直管出射平行光束。调节准直管倾斜，使狭缝像的中心位于望远镜测量叉丝的交点上，这时准直管和望远镜的光轴平行，并近似重合。,棱镜角的测定,同一游标两次读数之差等于棱镜角的补角：即棱镜角：（重复测量几次，计算棱镜角的平均值和标准不确定度。,自准直法 将待测棱镜置于棱镜台上。点亮小灯照明目镜中的叉丝，旋转载物台在适当位置，转动望远镜对准棱镜的一个折射面，用自准直法调节望远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使小十字叉丝的反射像和测量叉丝完全重合，如图所示。记录刻度盘上两游标读数、；再转动望远镜到另一棱镜面，依同样方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，对准小十字叉丝像，记录相应的游标读数；,棱脊分光法 置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，如所示，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。固定分光计上的其余可动部分，转动望远镜，观察由棱镜的一折射面所反射的狭缝像，使之与竖直叉丝重合，记录刻度盘上两游标读数；将望远镜再转至另一位置，观察由棱镜另一折射面所反射的狭缝像，再使之与竖直叉丝重合，记录两游标读数。,望远镜的两位置所对应的游标读数之差，为棱镜角的两倍。即 注意：在测量时，应将三棱镜的折射棱靠近棱镜台的中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。,
